磁悬浮控制敏感陀螺转子偏转通道稳定控制方法

作者：夏长峰; 蔡远文; 任元^*; 贾蕊溪; 李楠

来源：控制理论与应用, 2020, 37(07): 1535-1543.

• 磁悬浮控制敏感陀螺
• 洛伦兹力磁轴承
• 强陀螺效应
• 稳定控制
• 滤波交叉反馈

为克服强陀螺效应对高速磁悬浮控制敏感陀螺(MSCSG)转子偏转通道稳定性的影响,提出一种基于分散PID结合滤波交叉反馈的数字控制方案.根据洛伦兹力磁轴承支承的转子偏转系统结构特点,建立了MSCSG转子偏转动力学模型;利用所建立模型分析了两径向偏转自由度间的耦合特性,并提出在PID控制器的基础上,引入滤波交叉反馈来抑制径向偏转通道中的陀螺效应;搭建了以DSP和FPGA为核心的数字控制系统,并采用双线性变换将所提出的控制方法进行数字化实现.采用根轨迹法对所提出控制方法的稳定性进行了分析,通过实验比较了引入滤波交叉反馈控制前后转子偏转通道的稳定性.实验结果表明,分散PID控制条件下MSCSG转子在转速为3200 r/min时失稳,而引入滤波交叉反馈后,转子转速升至5000 r/min后仍可稳定运行.实验结果验证了所提出稳定控制方法对强陀螺效应的抑制作用.

• 单位
  中国人民解放军63961部队; 西安卫星测控中心; 中国人民解放军装备学院